Auswertung. C05: Kippschaltung

Transkript

1 zum Versuch C05: Kippschaltung Alexander FufaeV Partner: Jule Heier Gruppe 334

2 2. Schmitt-Trigger mit Differenzverstärker Da es ein Kabel zu wenig gab, um den Versuch aufzubauen, haben wir diesen Versuchsteil zusammen mit der Gruppe Wajahat Rana und Lucas Gnörich durchgeführt. (M2) Für alle en: a) Bei : b) Bei : (M3) Rechnung: a) b) (A1) a) Berechnet: 9,6 V; Gemessen: 7,7 V Bei R 1 = 20 kω Die gemessene Schalthysterese weicht von der berechneten um b) Berechnet: 1,6 V; Gemessen: 1,4 V Bei R 1 =2 kω Die gemessene Schalthysterese weicht von der berechneten um Die Abweichungen sind relativ groß. Messfehler spielen dabei sicherlich eine Rolle. Folgende Schwierigkeiten sind beim Messen aufgetreten, die die der Schalthysterese beeinflusst haben könnten: 2

3 - Man musste zur von bzw. genau den Moment des Wechselns von auf bzw. andersherum abpassen. - Genau im Moment des Wechselns machte der Wert von einen Sprung, sodass man den gewünschten Messwert nur für einen kurzen Zeitpunkt sehen konnte. Wir denken jedoch, dass diese Messfehler nicht die gesamte Abweichung der Schalthysteresen verursacht haben. Die Tatsache, dass der reale Operationsverstärker nicht dem idealen OPV entspricht (z.b. dass der reale OPV keine unendlich große Eingangsimpedanz besitzt und die Ausgangsimpedanz nicht Null ist), scheint einen deutlich merkbaren Einfluss auf die reale, messbare Schalthysterese zu haben. 3. Schmitt-Trigger mit nicht invertierendem Verstärker Ab diesem Versuch haben wir alleine weitergearbeitet, da sich eine Alternative zum fehlenden Kabel finden ließ. (M5) Für alle en: a) Bei : b) Bei : - (M6) Rechnung: a) b) 4. Multivibrator 3

4 CHANNEL 1 (gelb): CHANNEL 2 (blau): (M5) Abgelesen: Abbildung 1: Ua (blau) und Uc (gelb) (Abweichungen vom Foto kommen daher, dass die Werte manchmal leicht geschwankt haben und wir den Wert verwendet haben, der die meiste Zeit zu sehen war) Abbildung 2: Uc Abbildung 3: Ua (M6) Abgelesen: T = 4,84 ms (M7) Bei T < 1,7 ms wird das Rechteck verzerrt, wie man auf den Fotos sehen kann: Abbildung 4: Noch so gerade eine Rechteckform. (A2) Die graphische Darstellung findet man als Foto bei den en. Auf dem Bild am Oszilloskopschirm sieht man in gelb die Kondensatorspannung. Sie besteht im Wechsel aus Aufladen (beschränktes Wachstum) und Entladen (exponentieller Abfall), sodass sich ein abgerundetes Dreieck ergibt. In blau ist die Ausgangsspannung dargestellt. Sie ist eine Rechteckspannung (A3) Berechnet: T = 5,43 ms; Gemessen: T = 4,84 ms Abbildung 5: Sehr verzerrtes Rechteck. 4

5 Die Abweichung der gemessenen Periodendauer weicht von der berechneten um Diesmal sind Messfehler, die durch ungenaues Ablesen verursacht wurden, ausgeschlossen, da wir mit einem digitalen Oszilloskop gemessen haben und dort nur den angezeigten Wert von T ablesen mussten. Also liegt die Abweichung vom berechneten Wert in den Unterschieden der realen und idealen Schaltung. (M7) Welche Frequenzänderungen können mit dem Potentiometer erreicht werden, ohne dass die Rechteckform zu stark verzerrt wird? Bei ungefähr bei Frequenzen von verzerrt. und höher erschien uns die Rechteckform 5. Multivibrator mit veränderlichem Tastverhältnis (M9) Rechnung: Tastverhältnis, wenn P maximal ist: (M10) Rechnung: Tastverhältnis, wenn P minimal ist: 6. Dreieck-Rechteck-Generator (M12) (M13) 5

6 (A4) Abbildung 5. Graphische Darstellung von (gelb) und (blau). Berechnet: T = 8,0 ms; Gemessen: T = 6,8 ms Die gemessene Periodendauer weicht von der berechneten um Auch hier denken wir wieder, dass die Abweichung durch die Unterschiede von idealer und realer Schaltung verursacht ist. (A5) Bei Verkleinerung des Widerstandes R 1 hier um Faktor 10 verringert sich die Schwingungsdauer T in etwa proportional (nämlich bei den Messwerten um Faktor 11). Die Extremwerte der Ausgangsspannung bleiben gleich. Die Extremwerte der Ausgangsspannung verringern sich; um den Faktor 12,7 und um den Faktor 11,7. Hier sollte im Idealfall eine Proportionalität zu vorliegen. 7. NAND-Gatter (M15) -1,4 0 2,89 2,91 6, Tabelle 1: Messreihe am NAND-Gatter. 6

7 (A6) Ua(Ue) am NAND-Gatter Ua in V Ue in V (A7) Die Schaltspannung liegt zwischen 2,89 V (maximaler gemessener Wert von, bei dem betrug) und 2,91 V (minimaler gemessener Wert von, bei dem betrug). Nehmen wir als Schaltspannung den Mittelwert an: 8. Multivibrator mit NAND-Gatter Dieser Versuchsteil wurde aufgrund des Zeitmangels für alle Gruppen gestrichen. 7